辅网凝结水精处理控制系统升级改造

秦宁 曹鹏 马天霆 李成 崔晓波

摘要：介绍了某公司2×630 MW超临界机组辅网凝结水精处理控制系统的现状，总结了存在的风险点及隐患，提出了针对性升级改造方案，分析了程序联锁保护、程控调试及调试过程中的注意事项。该升级改造方案提高了机组辅网控制系统的整体安全性，为同类型辅网凝结水精处理控制系统升级改造提供了参考。

关键词：辅网;凝结水精处理;控制系统;可编程控制器;分散控制系统

0    引言

某公司外围辅助系统分为五个子系统，包括精处理系统、取样加药装置系统、除灰系统、除渣系统和电除尘系统，均采用独立的可编程序控制器（PLC）与监控组态软件（IFIX）共同实现控制功能。随着运行时间的增长，设备老化、运行速度慢、兼容性不好、备件采购难、软件版本低、系统裕量不足、故障频发等问题已经危及机组安全、环保稳定运行。同时，随着网络技术和自动化控制技术的发展，火力发电厂辅助车间的热工控制、值班监控逐步由就地分散模式向集中控制转变，以期实现主辅系统集中监控、信息畅通、资源共享、统一管理。因此，辅网凝结水精处理控制系统升级改造，对进一步提升辅助车间控制的自动化水平，提高生产管理效率，保障机组安全运行非常重要。

1    凝结水精处理控制系统现状分析

该凝结水精处理控制系统已运行12年，电子元器件老化，加上原设计存在的问题，系统已不能满足机组安全经济生产的需求。主要问题如下：

（1）系统电源由两路保安段供电，快切装置设备老化，易引起控制系统失电重启。

（2）辅网各子系统由各自的系统集成商供货，服务器布置层次过多，影响控制数据的实时性，造成辅控系统的画面、逻辑功能极度不统一。

（3）随着计算机技术的快速发展，原有系统操作站硬件配置较低，已不能满足现有监控要求。

（4）两台机组凝结水精处理控制系统全部集中在同一对控制器（CPU）下，未作分散控制，可靠性低。

（5）PLC和分散控制系统（DCS）系统之间通信协议不统一，使得DCS系统无法大量获取辅控系统的数据;原PLC控制系统操作记录、历史曲线等基本功能不完善;IFIX不具备多画面同时显示功能，不具备组态画面传送功能等。

（6）PLC控制系统CPU、电源、网络通信卡、输入/输出（I/O）卡件版本过低，采购困难。

2    升级改造方案

针对以上问题，结合现场实际，将原系统升级改造为DCS系统，并从网络架构、系统安全可靠性、系统功能、设备型号等方面进行优化。

2.1    网络架构优化

（1）采用双层100M/1 000M、TCP/IP协议的全双工工业以太网技术，按照单元控制室进行组网，一个集控室对应一个辅网。

（2）按分层设置的原则，设置水系统控制网络（精处理、加药）、灰系统控制网络（除灰、除渣）等，然后分别接入上层集中控制网络，属于单元机组的就地控制系统按照“单元归单元，公用归公用”的原则独立设置。

（3）编制了辅网的组网规约，统筹规划通信协议、接口模式、组态软件、IP地址等，确保各子系统稳定可靠地接入辅网。

优化后网络配置简图如图1所示。

2.2    安全可靠性优化

（1）网络设备、服务器、操作员站、CPU采用热备冗余配置，同时系统内所有模件采用标准化、模件化和插入式结构。

（2）应用数据包采用优先级配置，通过优先排序，保证紧急信息及时准确地传输和处理，保证网络的可靠性和安全性。

（3）电源柜、网络柜、I/O控制柜、电磁阀柜、工程师站等有两路独立供电电源，一路引自保安段，一路引自本机UPS段;公用部分则引自两台机组的UPS段。

（4）为保证辅控网络运行的可靠性和扩展性，网络接口和数据库点数预留了50%裕量，并留有足够的备用插槽及备用通道。

2.3    系统功能及设备优化

（1）完善控制系统基本功能，如采用与主机DCS相同技术规格和系列的设备和控制、组态软件，并具有分级分类报表显示、历史库及趋势查询等功能;设计声光报警功能，针对重要设备跳闸、控制柜失电、网络异常等进行声光报警。

（2）完善网络故障诊断和操作员站、服务器、控制器工作状态诊断和监视功能。

（3）操作员站采用服务器形式，并采用电源冗余、双机热备、故障无扰切换设计，冗余服务器之间能实现负荷均衡运行。

（4）各子系统与主网之间采用光缆连接，交换机选用工业级交换机，与各子系统、服务器采用光口直连。

3    实施过程中注意事项

3.1    IFIX自带脚本逻辑

IFIX画面按钮自带很多保护闭锁脚本且非单一条件，现DCS功能不具备IFIX写脚本功能，只能先通过将脚本翻译成逻辑后引出作为操作按钮闭锁条件。

3.2    PLC逻辑与DCS逻辑扫描顺序

由于PLC扫描顺序与DCS扫描顺序不同，完全相同的逻辑PLC运行正常，DCS上会出现问题。对此只需注意扫描顺序，增加延迟，错开切换的瞬间，系统即可正常运行。

3.3    I/O卡件与就地设备接口转换问题

有些开关如音叉液位开关需要直供电，DCS的自供电压不足以使其动作，需将液位开关信号串入中间继电器线圈回路（由24 V直流电源供电），用中间继电器触点触发I/O信号。

3.4    其他注意事项

（1）压力变送器根据位置及就地實际情况需要考虑静压，系统改造后进行迁移。

（2）对直译后的逻辑重新进行审查并进行仿真试验，尤其是一些重要的功能块如计时块等，要验证后使用。

（3）根据就地阀门的实际正常状态，判断DCS输出通道接常开还是常闭。

（4）对于与处理周期相关的功能块，在设置参数时要注意DPU处理周期。

（5）个别需要特殊配置的DCS系统或复杂的循环逻辑回路，要考虑功能块的执行时序。

（6）对于RS触发器，应合理选择优先类型，优先类型的设置影响上电后的输出以及正常运行的输出。

4    结语

对辅网凝结水精处理控制系统的升级改造，可使凝结水精处理控制系统更加安全，操作更加方便，维护更加便利等等。该改造方案已在某公司安全运行，未发生任何异常事件，其提高了辅助控制系统的自动化水平，提高了生产管理效率，机组安全性也大大提高，可为同类型机组改造提供参考。

[参考文献]

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[2] 岳建华.火电厂热控系统电源可靠性配置与预控[M].北京：中国电力出版社，2016.

[3] 火力发电厂热工自动化系统检修运行维护规程：DL/T 774—2015[S].

收稿日期：2020-03-02

作者简介：秦宁（1987—），男，江苏南京人，工程师，从事热控控制及保护方面的工作。